خانه / سیویل / مطالب کاربردی سیویل / فونداسیون یا پی چیست – معرفی انواع فونداسیون و کاربرد آن ها
انواع فونداسیون

فونداسیون یا پی چیست – معرفی انواع فونداسیون و کاربرد آن ها

[تعداد: 26   میانگین: 4.9/5]

فونداسیون یا پی چیست – معرفی انواع فونداسیون و کاربرد آن ها

مهندسی فونداسیون

فونداسیون یا پایه به عنوان بخشی از سازه تعریف می شود که وزن سازه را پشتیبانی می کند و بار را به زیر خاک یا سنگ منتقل می کند. مهندسی فونداسیون دانش طراحی مکانیک خاک، مکانیک سنگ، زمین شناسی و مهندسی سازه را در طراحی و ساخت فونداسیون های ساختمانها و سایر سازه ها به کار می برد. ابتدایی ترین جنبه مهندسی فونداسیون مربوط به انتخاب نوع فونداسیون مانند استفاده از سیستم کم عمق یا عمیق فونداسیون است. جنبه مهم دیگر مهندسی فونداسیون شامل توسعه پارامترهای طراحی مانند ظرفیت تحمل فونداسیون است.

اهداف مطالعه مهندسی فونداسیون

هدف محاسبه ظرفیت تحمل فونداسیون های کم عمق و عمیق است.

ساختار فوقانی:
بخشی از سازه که بالاتر از سطح زمین است

فونداسیون:
پایین ترین قسمت سازه است که با توزیع بار آن روی خاک و نگه داشتن آن کمتر از ظرفیت تحمل خاک، از سازه پشتیبانی می کند. معمولاً عامل ایمنی در فونداسیون ۲٫۵ – ۳٫۰ است. همچنین می توان گفت که فونداسیون رابط بین ساختار فوقانی و خاک است.

چرا از فونداسیون استفاده می کنیم؟

در صورت عدم ایجاد فونداسیون، تنش در خاک ناشی از ساختمان ممکن است از ظرفیت تحمل خاک فراتر رفته و شکست بخورد. بنابراین، فونداسیون با توزیع آن در یک منطقه محاسبه شده وسیع، بار را بر روی خاک در محدوده مجاز نگه می دارد.

مهندس فونداسیون کیست؟

کسی که دانش و تجربه کافی برای طراحی فونداسیون و اساس داشته باشد. یک مهندس فونداسیون باید خصوصیات ذیل را داشته باشد:

۱-  شناخت کافی از اصول علمی

۲- گذراندن دوره های تخصصی به عنوان مثال زمین شناسی، مکانیک خاک، مهندسی فونداسیون، مهندسی سازه و غیره.

۳- تجربه و شجاعت برای گرفتن قضاوت مهندسی

الزامات یک فونداسیون
۱- ایمنی

فونداسیون باید در وهله اول پایدار و ایمن باشد. ایمنی فونداسیون تضمین می شود:

  • با حفظ یک عامل ایمنی.
  • با اجتناب از شکست ساختاری فونداسیون.
  • با اجتناب ازنشست های بیش از حد (نشست کامل + نشست دیفرانسیل)
عمق مورد نیاز:
  • عمق باید به گونه ای باشد که فونداسیون زیر تغییرات حجمی فصلی ناشی از انجماد و ذوب باشد.
  • عمق فونداسیون باید تا حدی باشد که تغییرات رطوبت به طور مکرر و فراوان رخ ندهد. همچنین باید از فرسایش جلوگیری کرد و از هر گونه خاک شل نباید در زیر فونداسیون به عنوان مثال استفاده شود. ذغال سنگ نارس
فاصله مورد نیاز:

هنگام ایجاد فونداسیون، اطراف آن (فونداسیون های موجود ساختمانهای مجاور) نیز باید در نظر گرفته شود و فونداسیون جدید باید از فاصله ای از آن ساخته شود تا فونداسیون های قبلی تحت تأثیر حفاری یا خاکبرداری قرار نگیرد.

اقتصاد و عملکرد:

طراحی فونداسیون پروژه باید اقتصادی باشد و کلیه الزامات ، ضروریات و استانداردها را برآورده سازد.

پارامترهای طراحی خاک
  • آزمایشات خاک
  • رویه های علمی
  • داوری مهندسی
مراحل طراحی فونداسیون
بارها:

نوع، کمیت و میزان بارهایی که سازه در معرض آن قرار دارد. این بارها توسط یک مهندس سازه که در همان پروژه مشغول به کار است،  یا توسط کارفرما به مهندس فونداسیون ارائه می شوند و یا ممکن است وی مجبور باشد خودش آنها را تخمین بزند.

بازدید از سایت و گزارش خاک:

مهندس فونداسیون باید از سایت بازدید کند و باید خصوصیات توپوگرافی و زمین شناسی مناطقی را که قرار است در آن ساخته شود، رعایت کند. سیستم زهکشی منطقه و اطلاعات جدول آب نیز باید مورد بررسی قرار گیرد. مهندس با مشاهده ساختمانهایی که قبلاً در منطقه احداث شده بودند ، می تواند از اثر اصطلاحات خاک روی ساختمانها مطلع شود.

نمونه گیری و آزمایش:

نمونه های خاک باید از منطقه جمع آوری شده و برای کلیه خصوصیات و پارامترهای مورد نیاز آزمایش شود.

طراحی فونداسیون:

در پایان، هم اکنون فونداسیون با مشاوره با کارفرما، مهندس سازه همان پروژه  پیمانکار و معمار طراحی شده است.

انواع فونداسیون

فونداسیونها به عنوان فونداسیونهای کم عمق و عمیق طبقه بندی می شوند. انواع فونداسیونهای کم عمق و عمیق برای ساخت و سازها و کاربردهای آنها در زیر بحث شده است.
توصیه می شود قبل از انتخاب آنها در هر پروژه ساختمانی، از مناسب بودن هر نوع فونداسیون اطمینان حاصل کنید.

– فونداسیون های کم عمق
  • پایه فردی یا جدا
  • پایه گسترده
  • پایه نواری
    • پایه ترکیبی
      • پایه مستطیل
      • پایه ذوزنقه ای
      • کف بند
  • فونداسیون مات
– فونداسیون عمیق
  • زیرزمین ها
  • حصیر های شناوری (فونداسیون های جعبه توخالی)
  • کیسون
  • سیلندرها
  • پایه های شافت
  • پایه های شمع
  • شفت های حفاری
پایه  فردی یا جدا

پایه فردی یا پایه جدا شده رایج ترین نوع فونداسیون است که برای ساخت و ساز ساختمان ها استفاده می شود. این فونداسیون برای یک ستون ساخته شده است و به عنوان فونداسیون پد نیز خوانده می شود.

شکل پایه فردی مربع یا مستطیل است و در هنگام حمل بارهای ساختاری توسط ستون ها استفاده می شود. اندازه بر اساس بار روی ستون و ظرفیت تحمل ایمن خاک محاسبه می شود.

پایه مستطیل شکل زمانی انتخاب می شود که فونداسیون لحظه هایی را به دلیل خارج از مرکز بودن بارها یا به دلیل نیروهای افقی تجربه می کند.

به عنوان مثال ستونی با بار عمودی ۲۰۰ کیلو نیوتن و ظرفیت تحمل ایمن ۱۰۰ کیلو نیوتن در متر مربع را در نظر بگیرید سپس مساحت پایه مورد نیاز ۲۰۰/۱۰۰ = ۲m2 خواهد بود. بنابراین، برای یک مربع نیز، طول و عرض پایه ۱٫۴۱۴ متر x 1.414 متر خواهد بود.

پایه ترکیبی

پایه ترکیبی وقتی ساخته می شود که دو یا چند ستون به اندازه کافی نزدیک باشند و قسمتهای جدا شده آنها بر یکدیگر همپوشان باشند. این  نوع، ترکیبی از پایه های جدا شده است، اما طراحی ساختاری آنها متفاوت است.

شکل این فونداسیون مستطیل شکل است و در هنگامی که بارها از نوع ستون است استفاده می شود.

پایه گسترده، نواری، یا دیوارها

پایه گسترده یا پراکنده آنهایی هستند که پایه آنها گسترده تر از فونداسیون های دیواری با بار معمولی است. پایه گسترده تر این نوع فونداسیون، وزن ساختار ساختمان را در مساحت بیشتر پهن می کند و پایداری بهتری را فراهم می کند.

پایه های پخش شده و پایه های دیواری برای ستون های مجزا، دیوارها و اسکله های پل استفاده می شود که لایه ی تحمل خاک در فاصله ۳ متری (۱۰ فوت) از سطح زمین قرار دارد. ظرفیت تحمل خاک باید برای پشتیبانی از وزن سازه بر روی سطح پایه سازه کافی باشد.

از این موارد نباید در خاکی استفاده شود که احتمال وجود جریان آب در بالای لایه تحمل خاک وجود داشته باشد که ممکن است منجر به صیقلی دادن یا مایع شدن آن شود.

فونداسیون مات (Mat) یا حصیر

نوعی فونداسیون است که در کل منطقه ساختمان پخش می شود تا از بارهای سازه ای سنگین از ستون ها و دیوارها پشتیبانی کند.

استفاده از فونداسیون مات یا مسطح برای ستونها و پایه های دیوارهایی است که بارهای حاصل از ساختار روی ستونها و دیوارها بسیار زیاد است. این مورد برای جلوگیری از نشست تفاضلی پایه های فردی مورد استفاده قرار می گیرد، بنابراین به عنوان یک حصیر منفرد (یا پایه ترکیبی) از همه عناصر تحمل بار سازه طراحی می شود.

مناسب خاکهای قابل انعطاف است که ظرفیت تحمل آنها برای مناسب بودن پایه های پخش شده و قسمتهای دیواره ای کمتر است. پایه مسطح زمانی اقتصادی است که نیمی از مساحت سازه با پایه های فردی پوشانده شده و پایه های دیواری فراهم شود.

این پایه ها نباید در جایی استفاده شود که جدول آبهای زیرزمینی بالاتر از سطح تحمل خاک باشد. استفاده از فونداسیون در چنین شرایطی ممکن است منجر به شستشو و مایع شدن شود.

فونداسیون زیرزمین

زیر ساخت های توخالی هستند که برای تأمین فضای کار یا ذخیره سازی زیر سطح زمین طراحی شده اند. طراحی ساختاری بیشتر از ملاحظات کارآمدترین روش مقاومت در برابر فشار خارجی زمین و فشارهای هیدرواستاتیک توسط الزامات عملکردی آنها اداره می شود. آنها در مکان های گودبرداری باز ساخته شده اند.

حصیر های شناوری یا فونداسیون های جعبه توخالی (Buoyancy rafts )

حصیر های شناور زیر ساخت های توخالی هستند که برای تهیه زیر ساختاری شناور یا نیمه شناور در زیر آنها ساخته شده اند که بارگذاری خالص آن در خاک به میزان کم مورد نظر کاهش می یابد. قایق های شناور به گونه ای طراحی شده اند که به عنوان کیسون مستغرق باشند ، همچنین در خاکبرداری های باز نیز می توانند در جای خود ساخته شوند.

فونداسیون کیسون (Caissons)

کیسون ها زیر ساخت های توخالی هستند که به گونه ای ساخته شده اند که می توانند در سطح یا نزدیکی سطح ساخته شوند و سپس به عنوان یک واحد، به سطح مورد نیاز خود غرق شوند.

سیلندرها

سیلندرها کیسونهای تک سلولی کوچک هستند.

پایه های شمع

پایه شمع نوعی از فونداسیون عمیق است که برای انتقال بارهای سنگین از سازه به یک تخته سنگ سخت بسیار عمیق تر از سطح زمین استفاده می شود.

پایه های شمع اعضای نسبتاً طولانی و باریکی هستند که با راندن واحدهای از پیش ساخته به سطح پایه مورد نظر یا با راندن یا سوراخ کردن لوله ها به عمق موردنیاز ساخته می شوند – لوله ها قبل از یا حین خارج شدن از بتن پر شده اند و یا با حفاری بدون خط یا کاملاً یا جزئی سوراخ های روکش شده که سپس با بتن پر می شوند.

از پایه های شمع برای انتقال بارهای سنگین سازه ها از طریق ستونها به اقشار سخت خاک استفاده می شود که بسیار پایین تر از سطح زمین است که در آن نمی توان از پایه های کم عمق مانند پایه های پخش شده و پایه های حصیر استفاده کرد. همچنین برای جلوگیری از بالا آمدن سازه به دلیل بارهای جانبی مانند نیروهای زلزله و باد استفاده می شود.

پایه های شمع معمولاً برای خاکهایی استفاده می شود که شرایط خاک در نزدیکی سطح زمین برای بارهای سنگین مناسب نباشد. عمق اقشار سنگ سخت ممکن است از سطح زمین ۵ متر تا ۵۰ متر (۱۵ فوت تا ۱۵۰ فوت) باشد.

پایه شمع با اصطکاک پوستی و تحمل انتهایی در برابر بارهای سازه مقاومت می کند. استفاده از پایه های شمع همچنین از نشست دیفرانسیل پایه ها جلوگیری می کند.

شفت حفاری

شفت های حفر شده، که به عنوان کیسون نیز خوانده می شوند، نوعی فونداسیون عمیق است و عملکردی شبیه به پایه های شمع مورد بحث در بالا دارد ، اما از پایه های ریخته شده در جا با ظرفیت بالا هستند. از طریق مقاومت شفت، مقاومت پنجه و/یا ترکیبی از هر دوی اینها در برابر بارهای سازه مقاومت می کند. ساخت شفت های سوراخ دار یا کیسون ها با استفاده از مته انجام می شود.

شفت های سوراخ شده می توانند بارهای ستونی بزرگتر از پایه های شمع را منتقل کنند. در جایی استفاده می شود که عمق اقشار سخت زیر سطح زمین ، در فاصله ۱۰ تا ۱۰۰ متر (۲۵ تا ۳۰۰ فوت) قرار داشته باشد.

 فونداسیون شفت های سوراخ دار یا کیسون در هنگام وجود رسوبات عمیق از خاک رس های نرم و خاک های گرانول-گریز از آب، مناسب نیست. همچنین برای خاکهایی که فرم های مقعر به سختی تثبیت شوند، خاکهایی که از تخته سنگها تشکیل شده اند و یا سفره های آبی موجود است مناسب نیست .

ظرفیت تحمل فونداسیون های کم عمق

ظرفیت تحمل نهایی:

کمترین فشاری است که می تواند باعث شکست برشی خاک در زیر فونداسیون شود.

ظرفیت تحمل مجاز:

حداکثر فشاری است که می تواند عامل ایمنی یعنی ۲٫۵ – ۳  برای خاک و محدود کردن نشست را به مقدار قابل تحمل فونداسیون کم عمق را که بر اساس موارد زیر بدست می آید تضمین کند.

  • روش تحلیلی
  • با آزمون میدانی
  • تعیین در محل
  • مقدار پیش فرض

همچنین ببینید

تنظیم فونداسون ساختمان روی زمین

تنظیم فونداسیون ساختمان روی زمین

[تعداد: 5   میانگین: 5/5]تنظیم فونداسیون ساختمان روی زمین تنظیم فونداسیون ساختمان روی زمین که از فعالیت های …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site is protected by wp-copyrightpro.com